CC BY
38
Сер . 3 . 2008 . Вып . 4
ВЕСТНИК САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
УДК 594 .1 591.1
В. А. Крапивин1, И. Н. Бахмет2, П. А. Лезинъ
исследование взаимодействия немертины MALACOBDELLA GROSSA (MuLLER, 1776) и двустворчатого МоллЮСКА ARCTICA ISLANDICA (L., 1767)
1 Санкт-Петербургский государственный университет, кафедра зоологии беспозвоночных
2 Институт биологии КарНЦ РАН
3 Зоологический институт РАН
Отряд Bdellonemertea (класс Enopla) — специализированная группа немертин, обитающих в мантийной полости двустворчатых моллюсков . Самый распространенный представитель отряда — Malacobdella grossa (Muller, 1776) отмечен в 28 видах двустворчатых моллюсков . В Белом море известно два вида хозяев малакобделлы: Mya trunca-ta (L . , 1758) и Arctica islandica (L . , 1767) . Немертина питается в основном фитопланктоном, отфильтровывая его из мантийной полости хозяина при помощи ресничного аппарата глотки [8]. Ряд авторов констатируют отсутствие повреждений эпителия у зараженных моллюсков [8, 12, 15] . На этом основании был сделан вывод о комменсальном характере взаимоотношений между немертиной и моллюском . В то же время присутствие крупного симбионта должно, по-видимому, отражаться на физиологическом состоянии хозяина
В связи с этим целью данной работы являлась экспериментальная проверка гипотезы о влиянииM. grossa на A. islandica. При этом исследовались такие физиологические показатели моллюска, как сердечная ритмика и вододвигательная активность
Материалы и методы исследования. Эксперименты проводились в течение летних сезонов 2006-2007 гг. на Беломорской биологической станции «Мыс Картеш» ЗИН РАН (губа Чупа, Кандалакшский залив Белого моря) . Моллюски для исследования были собраны при помощи шлюпочной драги в сублиторали (глубина около 8 м) в районе Керетского архипелага Белого моря около о-ва Матренин . Причина выбора данного поселения A. islandica объясняется полученными ранее данными по экстенсивности инвазии моллюсков немертиной (около 50 %) . В экспериментах использовали особей с длиной раковины более 28 мм, так как особи меньших размеров в этом районе обычно не заражены [3]. Перед началом исследований животных в течение 3 суток акклимировали к лабораторным условиям (температура 10 °С, соленость — 24 %о, постоянный уровень освещенности) . Смена воды производилась один раз в сутки По окончании экспериментов всех моллюсков вскрывали и обследовали на предмет зараженности немертиной . Длину раковины измеряли штангенциркулем с точностью до 0,1 мм . Кроме того, в первом эксперименте определяли влажный вес мягких тканей A. islandica, а во втором — живой вес моллюсков вместе с раковиной У извлеченных из моллюсков немертин определяли влажный вес Все взвешивания производились на электронных весах с точностью 1 мг. Характеристики моллюсков и немертин, использованных в нашей работе, приведены в табл . 1.
При изучении сердечной активности была использована стандартная методика дистантной регистрации сердечного ритма [5]. К раковинам моллюсков приклеивали цианокрилатным клеем инфракрасную оптопару CNY 70 . При регистрации в область сердечной мышцы от датчика направлялся поток инфракрасного излучения с последующим приемом отраженных лучей . При сокращениях сердца характер
© В . А. Крапивин, И . Н . Бахмет, П . А. Лезин . 2008
отраженного излучения изменялся . После усиления и преобразования в цифровую форму, полученный сигнал обрабатывали на персональном компьютере с помощью программы Fluke View 3 . 0 [6] . Регистрацию сердечной активности проводили каждый час в течение 2 суток . Продолжительность каждой регистрации составляла около 30 с . Частота сердечных сокращений (ЧСС) рассчитывалась в ударах в минуту (уд. /мин) .
В этом эксперименте было задействовано 6 зараженных и 7 незараженных моллюсков .
Для расчета вододвигательной активности (v • S) определяли площадь открытого выводного сифона моллюсков (S) и скорость потока через этот сифон (v) . Площадь сифона измеряли по фотографии . Скорость потока определяли, на основе методики, описанной в работе Лезина и соавторов [4] . Была использована установка для измерения скорости потоков жидкости [11, 9]. Микротермисторный датчик встраивался в несимметричный резисторный мост, подключенный к измерительному прибору Перед началом работы прибор калибровали, искусственно создавая потоки воды с разной скоростью Полученные значения падения напряжения на выходе моста (разность напряжений в спокойной воде и в потоке) использовали для построения калибровочной кривой При измерениях датчик помещали в центре потока воды из выводного сифона животного на возможно близком от него расстоянии и последовательно регистрировали ряд показаний Для стандартизации данных брались максимальные значения вододвигательной активности для каждой особи [4]
Для математической обработки данных использованы стандартные методы линейной статистики
результаты исследования. Частота сердечных сокращений у экспериментальных моллюсков варьировала от 0 до 8,1 уд . /мин и в среднем составила 2,9+0,24 уд . /мин . Через неравные промежутки времени сердцебиения A. islandica прекращались с последующим возобновлением (рис . 1) . Так называемые «периоды покоя» [1] наблюдались у всех моллюсков в количестве от 3 до 13 и имели продолжительность от 1 до 9 ч у разных особей. Было показано, что у зараженных моллюсков средняя продолжительность данных периодов
Таблица 1
Сведения об Arctica islandica и Malacobdella grossa, использованных в экспериментах
Физиологический параметр, изучавшийся в эксперименте Сердечная активность Вододвига- тельная активность
Сроки проведения эксперимента август 2006 август 2007
Средняя длина моллюсков (мм) 35,0±0,53 35,5±0,50
Кол-во незараженных моллюсков 7 24
Кол-во зараженных моллюсков 6 25
Вес незараженных моллюсков (г) 1,47±0,123 (вес мягких тканей) 12,70±0,82 (вес мягких тканей с раковиной)
Вес зараженных моллюсков (г) 1,38±0,045 (вес мягких тканей) 12,66±0,66 (вес мягких тканей с раковиной)
Вес немертин (г) 0,071±0,021 0,073±0,010
Рис. 1. Пример изменения частоты сердечных сокращений незараженной (А) и зараженной (Б) Arctica islandica в течение эксперимента По оси абсцисс — время эксперимента, час; по оси ординат — ЧСС, уд/мин .
51 443 -З -22 -1 -1 -0-
о
о 8 о
JO
Б
10
15
20
Рис. 2. Зависимость вододвигательной активности (А) и интенсивности фильтрации (Б)
Arctica islandica от их веса
По оси абсцисс (А и Б): влажный вес мягких тканей моллюска, г; по оси ординат: (А) вододвигательная активность, л/ч; (Б) интенсивность фильтрации, л/ч/г Темными треугольниками обозначены особи, зараженные Malacobdella grossa; светлыми кружками - незараженные особи.
Таблица 2
Значения, характеризующие сердечный ритм и вододвигательную активность зараженных и незараженных особей Arctica islandica
Зараженные Незараженные
ЧСС (между периодами покоя) (уд . /мин) 4,4±0,14 4,4±0,09
Продолжительность периода покоя (ч) 2,7+0,35 1,7+0,34
Кол-во периодов покоя 7,5±1,06 7,3±1,10
Вододвигательная активность (л/ч) 13,0+1,53 23,1+3,22
Интенсивность фильтрации (л/ч/г) 1,06+0,10 1,69+0,24
достоверно больше по сравнению с не-зараженными (2,7±0,35 и 1,7±0,34 ч, соответственно, tst = 2,22, p = 0,048) .
Различий между зараженными и не-зараженными особями по количеству периодов покоя и средней ЧСС (без учета периодов покоя) не выявлено (табл . 2) . Таким образом, можно сказать, что сердечная активность зараженных моллюсков в среднем несколько ниже, чем незараженных .
Вододвигательная активность у зараженных особей колебалась в пределах от 3,8 до 26,5 л/ч, а у незараженных — от 3,3 до 54,1 л/ч . Среднее значение этого параметра у зараженных моллюсков достоверно ниже, чем у незараженных (tst = 2,42, p = 0,02)
(см . табл . 2; рис . 2) . Интенсивность фильтрации (количество прокачанной воды в единицу времени на единицу массы особи) также была выше у незараженных моллюсков (tst = 2,44, p = 0,02) (см . табл . 2; рис . 2) .
обсуждение результатов исследования. Arctica islandica демонстрирует более низкие значения средней ЧСС по сравнению сMytilus edulis L . , 1758 (13,6+0,3 уд. /мин) и Hiatella arctica (L . , 1767) (9,0+0,1 уд. /мин) [2]. Доказано, что сердечная активность моллюсков достоверно отражает изменение уровня их метаболизма [10, 13] . Таким образом, пониженная сердечная ритмика у A. islandica отражает относительно низкий уровень метаболизма, что также косвенно подтверждается низкой скоростью роста этих моллюсков [14] . Кроме того, периоды прекращения сердечной деятельности, наблюдаемые у A. islandica, описаны и для Mytilus edulis, однако у последних длительность «периодов покоя» была существенно ниже и не превышала 6 ч [1] . Этот факт также подтверждает предположение о сравнительно низком уровне обмена веществ у A. islandica.
Интенсивность фильтрации A. islandica оказалась сопоставима с таковой у Mytilus edulis, но несколько выше, чем у Hiatella arctica и Styela rustica L . , 1767 [4] .
Примечание. Подчеркиванием выделены значения, достоверно (p < 0,05) различающиеся у зараженных и незараженных моллюсков .
Более длительные периоды покоя у зараженных моллюсков, по-видимому, отражают пониженный уровень обмена веществ по сравнению с незараженными животными. Это косвенно подтверждается и пониженной интенсивностью фильтрации у зараженных A. islandica. Несмотря на то, что диапазоны значений вододвигательной активности для зараженных и незараженных моллюсков сильно перекрываются (см . рис . 2), среди неза-раженных животных встречаются более активно фильтрующие особи, что выражается в различии средних значений вододвигательной активности и интенсивности фильтрации зараженных и незараженных A. islandica (см . табл . 2) . Наблюдаемые различия могут быть связаны с тем, что прикрепившийся симбионт, по-видимому, выступает в роли чисто механического препятствия или же нарушает токи воды в мантийной полости
Следует отметить, что эффект пониженной скорости фильтрации может быть и следствием более низкой вероятности заражения интенсивно фильтрующих моллюсков . Из литературных данных и наших собственных наблюдений известно, что иногда немертинам не удается удержаться в мантийной полости хозяина и потоком их выбрасывает наружу [7] . Возможно, чем интенсивнее моллюск перекачивает воду, тем сложнее M. grossa заразить такого моллюска и удержаться в его мантийной полости следовательно, пониженные показатели обмена веществ (низкие значения ЧСС) и вододвигательной активности зараженных моллюсков, возможно, являются не следствием зараженности, а ее причиной Однако для проверки этой гипотезы необходимы дальнейшие исследования .
Таким образом, показано, что в условиях лабораторного эксперимента зараженные моллюски демонстрируют более низкие значения исследованных физиологических параметров, чем незараженные . Полученные данные свидетельствуют, что высказанное в литературе мнение об отсутствии влияния M. grossa на хозяина может быть недостаточно обоснованно с другой стороны, нельзя не учитывать гипотезу об изначальной связи уровня обмена веществ с возможностью заражения
Авторы выражают благодарность коллективу ББС ЗИН РАН и лично В . Я . Бергеру за возможность работы на станции, а также В . В . Халаману за помощь в работе и полезные советы
summary
Krapivin V. A., BakhmetI. N. LezinP. A. Investigation of interactions between nemertean,Malacobdella grossa, (Muller, 1776) and bivalve mussel Arctica islandica (L . , 1767) .
Heart rate and pumping activity of infested and uninfested specimens of A . islanica are compared . Regular cardiac arrests are noted for both infested and uninfested specimens . However they were longer in the infested mollusks . Infested A. islanica have a lower level of pumping activity than uninfested . It is suggested that there is a connection between the basic level of metabolism and possibility of invermination
Key words: bivalve mollusks, nemerteans, pumping rate, heart rate, symbiosis .
литература
1. Бахмет И. Н., Бергер В. Я., Халаман В. В. Сердечный ритм у мидииMytilus edulis L . (Bivalvia) при изменении солености // Биология моря. 2005 . Т. 31. № 5 . C . 363-366 .
2 . Бахмет И. Н., Халаман В. В. Особенности варьирования сердечного ритма у некоторых представителей Bivalvia // Известия РАН . Серия биологическая . 2006. № 3 . С . 1-6 .
3 . Крапивин В. А., Полоскин А. В. Экстенсивность и интенсивность инвазии немертиной Malacobdella grossa (Muller, 1776) в популяции двустворчатого моллюска Arctica islandica (L, 1767) в районе
Керетского архипелага Кандалакшского залива Белого моря // Вестн. С . -Петерб . ун-та. Сер . 3 . 2006. Вып. 3 . С . 3-11.
4 . Лезин П. А., Агатьева Н. А., Халаман В. В. Сравнительное исследование вододвигательной активности некоторых животных — обрастателей из Белого моря . // Биол . моря. 2006 . Вып 32 (№ 4) .
С.286-290 .
5 . Depledge M. H., Andersen B. B. A computer-aided physiological monitoring system for continuous, long-term recording of cardiac activity in selected invertebrates // J. Comp . Biochem . Physiol . 1990 . Vol . 96 . P. 474-477.
6 . De PirroM., Santini G., Chelazzi G. Cardiac responses to salinity variations in two differently zoned Mediterranean limpets // J. Comp. Physiol . B . 1999 . Vol. 169 . P. 501-506 .
7 . Gibson R . Studies on the biology of the entocommensal rhynchocoelan Malakobdella grossa // J . Mar Biol . Ass . U . K . 1968 . Vol . 48 . P. 637-656.
8 . Gibson R., Jenning J. B. Observations on the diet, feeding mechanisms, disgestion and food reserves of the entocommential rhinchocoeln Malacobdella grossa // J . Mar. Biol Ass . U . K . 1969 . Vol . 49 . P. 17-32 .
9 . LaBarbera Vogel. An inexpensive thermister flowmeter for aquatic biology // Limnol, Oceanol . 1976. Vol . 21, N 5 .P. 750-756 .
10. MarshallD. J., McQuaid C. D. Relationship between heart rate and oxygen consumption in the intertidal limpets Patella granularis and Siphonaria oculus // Comp . Biochem . Physiol . 1992. A 103 . P. 297-300
11. Riedl R J., Machan R. Hydrodynamic patterns in lotic intertidal sands and their bioclimatological implications // Mar. Biol . 1972 . Vol. 13 . P. 179-209 .
12. Roe P. Ecological implications of the reproductive biology of symbiotic nemerteans // Hydrobiologia. 1988 . Vol . 156 . P. 13-22 .
13. Stickle W. B., Sabourin T. D. Effects of salinity on the respiration and heart rate of the common mussel, Mytilus edulis L . , and the black chiton, Katherina tunicata (Wood) // J. Exp . Mar. Biol. Ecol . 1979. Vol . 41. P. 257-268 .
14. Strahl J., Philipp E., Brey T., Broeg K., Abele D. Physiological aging in the Icelandic population of the ocean quahog Arctica islandica // Aquat Biol 2007 Vol 1 P 77-83
15. Sundet J. H., Jobling M. An investigation of the interactions between the Nemertine, Malacobdella grossa, and its Bivalve host, Arctica islandica // Marine Biology of Polar Regions and Effects of Stress on Marine Organizms / Ed . by J . S . Gray and M. E . Christiansen Oslo, 1985 . P. 185-197.
